Введение к работе
Актуальность темы. В условиях современного многономенкла
турного и мелкосерийного производства'возникает задача ускорения
процесса разработки технологий автоматизированного изготовления и
сборки изделий. Процесс разработки включает «доводку» опытных тех
нологий и образцов устройств, которая при большой длительности не
гарантирует полного исключения возможных сбоев при сборке и изго
товлении. " /.--^.
Применение математического имитационного моделирования с визуализацией процесса при отладке технологий автоматизированной сборки изделия и конструкций устройств позволит не только значительно сократить затраты времени и средств на разработку, но и поможет определить достижимую точность и предельные режимы сборки, а также заранее выявить возможные сбои при работе оборудования.'
Моделирование и исследование технологического' процесса авто
матизированной сборки невозможно без моделирования процесса функ
ционирования используемого сборочного оборудования, с учетом гео
метрических параметров его элементов законов не направленных к со
вмещению деталей движений элементов устройства и характерных пара
метров взаимодействия элементов самого сборочного устройства и со
единяемых деталей. .,,. v :
Результаты работы могут быть использованы как при разработке и
отладке существующих технологических процессов автоматизированной
сборки, так и при проектировании,новых и переналадке существующих
сборочных устройств. .
В настоящее время сам процесс автоматизированной сборки изучен достаточно хорошо, а вот вопросу его имитационного моделирования уделялось недостаточно внимания. Этим вопросом занимались Л.СЯмпольский, Д.Банах, Р.Чен, З.Балашак, К.Хасегава, Б.Крог, К.Такахаши, А.В.Борусан и другие отечественные и зарубежные ученые.
Существующие методы и средства имитационного моделирования
процесса автоматизированной сборки можно разделить на две группы
(рис. 1): ,
1. Большое количество разнообразных систем автоматизированного проектирования в области машиностроения и технологической подготовки производства, предоставляющих возможность моделирования процессов функционирования проектируемых объектов (например: Autodesk Inventor, Cosmos, Dynamic Designer, MSC.Adams, Unigraphics).
.4
Однако отличительной чертой ^большинства из представленных систем
является их закрытость. В сопроводительной литературе недостаточно
информации, чтобы установить возможность их использования при мо
делировании технологических процессов и устройств автоматизирован
ной сборки. ':'"''-' -:- :" :>' : : V-.-H У—Л:
2. Основные открытые методы имитационного моделирования процесса автоматизированной сборки основаны на заданных законах движения элементов' моделируемой системы. При этом "в большинстве методов рассматривается лишь процесс взаимодействия; соединяемых деталей и не учитываются взаимодействия между элементами самого автоматизированного сборочного устройства. Такие допущения приводят к большим погрешностям, зачастую просто неприемлемым при отладке реальных технологических процессов сборки и необходимого сборочного оборудования.
\- , Закрытые системы
Autodesk Inventor
' COSMOS
MSC Adams
Unigraphic
Рис. 1. Анализ существующих метоловий средств имитационного моделирования технологических процессов и устройств автоматизированной сборки , -
На основании изложенного можно, утверждать, что существующие средства не позволяют проводить.полноценное.математическое имитационное моделирование технологических процессов и устройств автоматизированной сборки. .-,;. ;.,,.. ,.;:,.,и:.сС^:; vij {!;.: \\ а::'.. '.-,'.::>....: \ч;) . 5;>-
Следовательно,; существует актуальная научно-техническая задача разработки метода построения имитационных моделей технологических процессов и устройств автоматизированной сборки с визуализацией про-
цесса. Работа направлена на ускорение процесса разработки технологии и устройств автоматизированной сборки за счет выявления требуемой точности, предельных режимов работы сборочного оборудования, возможных сбоев системы при сборке.
Целью работы, имеющей существенное значение, является обоснование метода построения имитационных моделей технологических процессов и устройств автоматизированной сборки для выявления достижимой точности, предел I.I lux режимов и возможных сбоев в работе оборудования.
Для достижения заданной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
Обоснование базового алгоритма имитационной модели технологического процесса автоматизированной сборки с его визуализацией.
-
Создание программного обеспечения, реализующего математическую имитационную модель технологического процесса автоматизированной сборки, на основе разработанного алгоритма.
-
Проверка адекватности разработанной модели реальному объекту исследования.
-
Разработка методики применения имитационных моделей для отладки технологического процесса сборки.
Методы исследований. Работа включает в себя теоретические и экспериментальные исследования и моделирование на ЭВМ. Технологический процесс автоматизированной сборки исследовался посредством имитационного моделирования на основе параметрического описания работы сборочной системы. Обработка и анализ экспериментальных данных проводились с применением программных статистических комплексов, что позволило подтвердить достоверность научных положений, выводов и заключений.
Научная новизна. Обоснован и экспериментально подтвержден метод построения математических имитационных моделей технологических процессов и устройств автоматизированной сборки на основе задания их геометрических параметров, законов ненаправленных к совмещению деталей движений элементов устройства, и моделирования кинематики технологического процесса с учетом характерных параметров взаимодействия элементов устройства и соединяемых деталей.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Метод построения математических имитационных моделей технологических процессов и устройств автоматизированной сборки на основе задания их геометрических параметров, законов, не направленных к совмещению деталей движений элементов устройства, и моделирования
кинематики технологического процесса с учетом характерных параметров взаимодействия элементов устройства и соединяемых деталей.
-
Программное средство, реализующее метод построения имитационных моделей технологических процессов и устройств автоматизированной сборки
-
Методика применения имитационных моделей для отладки технологических процессов и устройств автоматизированной сборки.
Достоверность результатов работы подтверждена экспериментальными исследованиями, подробно рассмотренными в четвертой главе работы. В результате сравнения данных имитационного моделирования с характеристиками реального объекта исследования ошибка составила не более 15%.
Практическая ценность. Предложенный метод позволяет не только значительно сократить затраты времени и средств на разработку технологии изготовления и сборки проектируемого изделия, но и поможет заранее выявить возможные сбои, а также определить достижимую точность и предельные режимы работы оборудования, используемого в технологических процессах изготовления и сборки.
Реализация работы. Результаты работы использованы в учебном процессе кафедры технологии машиностроения.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях:
всероссийская научно-техническая конференции КГТА (Ковров, 2002);
всероссийская научно-практическая конференция «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (Пенза, 2004).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 6 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из пяти разделов и общих выводов, изложенных на 115 страницах машинописного текста, содержит 13 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 60 наименований.
